Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo thực hành môn công nghệ màn lọc Đại học Nông lâm HCM, với các nguyên lý và thiết bị lọc khác nhau để có thể lọc được tối đa nhiều nguồn nguyên liệu Báo cáo thực hành môn công nghệ màn lọc Đại học Nông lâm HCM, với các nguyên lý và thiết bị lọc khác nhau để có thể lọc được tối đa nhiều nguồn nguyên liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HỐ HỌC & THỰC PHẨM BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC ỨNG DỤNG Giáo viên hướng dẫn: Họ tên sinh viên: TP.HCM, ngày 23 tháng năm 2021 Contents BÀI 1: LỌC TIẾP TUYẾN .1 Lọc tiếp tuyến 1.1 Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc tiếp tuyến: 1.2 Nguyên lý hoạt động Thực hành BÀI 2: HIỆU SUẤT HẤP THỤ METYLEN CỦA CHẤT TRỢ LỌC ( THAN HOẠT TÍNH) Tìm hiểu số chất trợ lọc thông dụng .6 1.1 Khái niệm 1.2 Một số chất trợ lọc thông dụng .7 1.3 Thành phần hóa học diatomite .8 Thực hành BÀI 1: LỌC TIẾP TUYẾN Lọc tiếp tuyến 1.1 Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc tiếp tuyến: 1- Bình chứa mẫu, -van điều chỉnh mẫu, 3-máy bơm, 4van điều chỉnh mẫu vào, 5áp suất vào Pin,, 6permeate ra, 7- màng lọc, 8- áp suất đầu Pout, van điều chỉnh mẫu ra, 10ống sinh hàn 9- Cấu tạo: Ống hồi lưu Đồng hồ thị thơng lượng lọc(kg/cm2) Bình chứa mẫu cần lọc(tối thiểu 3lit) Ống chứa màng lọc Hệ thống sinh hàn Ống dẫn phần thấm qua màng Đồng hồ hiển thị giá trị áp suất Van áp suất bơm Van xã hệ thống sinh hàn Bơm ly tâm(hút mẫu) ảnh thiết bị lọc tiếp tuyến thực tế Gồm phận sau Hệ thống sinh hàn : trinh hoạt động thiết bị sinh nhiệt gây nóng máy hệ thống sinh hàn làm giảm nhiệt độ máy cách dẫn nước thi theo lò xo xoắn làm mát dịch mẫu Bình chứa mẫu : để chứa mẫu cần lọc ( thực tế máy ptn đổ 3l mẫu ngập 2/3 lò xo xoắn sử dụng ) Bơm ly tâm : hút mẫu từ bình chứa mẫu giúp trì lưu lượng suốt trính lọc Màng lọc làm từ ceramic gốm sứ Ống chứa màng lọc: đầu permeat dụng cụ chứa màng lọc Van : kiểm sốt dịng chảy tốc độ bơm Đồng hồ đo áp suất đầu vào, đầu : đo áp suất ống hồi lưu : hồi lưu lại dịch lọc số phận khác : giá đỡ , đệm , khóa 1.2 Nguyên lý hoạt động Lọc tiếp tuyến lọc toàn dịch lỏng đầu vào di chuyển vào cột lọc/casette (dòng chảy song song) thơng qua bơm áp lực dịch có kích thước/trọng lượng phân tử nhỏ tiếp tuyến qua bề mặt màng lọc để qua đường dịch qua màng ,gọi tắt permeate(dịng chảy vng góc), chất có kích thước/trọng lượng phân tử lớn cỡ lỗ màng lọc qua đường hồi (gọi retentate) quay lại bình chứa bình thu ban đầu Ưu điểm công nghệ hạn chế tạo thành lớp cặn tích tụ bám vào bề mặt màng gây tượng tắc màng công nghệ lọc truyền thống Thực hành Xác định tính thấm ban đầu màng + Điều kiện thí nghiệm: Nước tinh khiết + Màng: Vi lọc (microfiltration – MF) Chiều dài màng lọc: L = h = 24 cm = 0.24 m d 0.009 = = 0.0045 m 2 Diện tích màng: S = π rh = 2∗π∗0.0045∗0.24 = 6.78∗10−3 (m2) S = 2∗π∗r + S xq = 2∗π∗0.00452 +6.78∗10−3 = 6.9∗10−3(m2) Đường kính lọc: d = 0.9 cm = 0.009 m r = + T0C : 280C Áp suất (bar) Thời gian (min) V permeat (l) Lưu lượng l/h 2 2 Flux permeat (l/h*m2) Diện tích màng (m2) 6.9*10-3 0.06 1.8 6.9*10-3 0,01242 0.09 2.7 6.9*10-3 0,01863 3.3 6.9*10 -3 0,02277 6.9*10 -3 0,030015 6.9*10 -3 0,03312 0.11 0.145 4.35 0.16 4.8 Bảng tính thấm ban đầu màng ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LƯU LƯỢNG QUA MÀN THEO ÁP SUẤT 0.04 f(x) = 0.01 x R² = 0.99 0.03 l/h/m2 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 bar Đồ thị biểu lưu lượng qua màng theo áp suất Nhận xét với y =0.0058x tính thấn qua màng B=0.0058 Áp suất tăng lưu lượng dịng chảy lớn ảnh hưởng áp suất qua màng: Áp suất (bar) Thời gian (min) V permeat (l) Lưu lượng l/h Diện tích màng (m2) 6.9*10-3 Flux permeat (l/h/m2) 0 0.031 1.68 6.9*10-3 0,011592 0.05 6.9*10-3 0,0207 0.061 3.66 6.9*10-3 0,025254 0.065 3.9 6.9*10-3 0,02691 0.073 4.38 6.9*10-3 0,030222 0.091 5.46 6.9*10-3 0,037674 ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LƯU LƯỢNG QUA MÀN THEO ÁP SUẤT 0.04 f(x) = 0.01 x R² = 0.99 0.04 0.03 l/h/m2 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 bar Nhận xét với y= 0.0055x tương ứng với tính thấm qua màng B = 0.0055 Áp suất tăng lưu lượng qua màng lớn BÀI 2: HIỆU SUẤT HẤP THỤ METYLEN CỦA CHẤT TRỢ LỌC ( THAN HOẠT TÍNH) Tìm hiểu số chất trợ lọc thơng dụng 1.1 Khái niệm Chất trợ lọc Chất trợ lọc nhóm vật liệu trơ sử dụng tiền xử lý lọc Một số chất trợ lọc sử dụng để hỗ trợ trình lọc Đây thường đất tảo cát không nén được, kieselguhr, có thành phần chủ yếu silica Cũng sử dụng cellulose gỗ chất rắn trơ xốp khác đá trân châu rẻ an tồn Các chất trợ lọc sử dụng theo hai cách khác Chúng sử dụng lớp sơn phủ trước bùn lọc Điều ngăn không cho chất rắn dạng sền sệt làm tắc môi trường lọc cho dịch lọc Chúng thêm vào bùn trước lọc Điều làm tăng độ xốp bánh giảm sức cản bánh trình lọc Trong lọc quay, chất trợ lọc sử dụng lớp sơn phủ trước; sau đó, lát mỏng lớp cắt với bánh Việc sử dụng chất trợ lọc thường giới hạn trường hợp loại bỏ bánh nơi kết tủa tách khỏi lọc mặt hóa học Ứng dụng Có hai mục tiêu liên quan đến việc bổ sung chất trợ lọc Một tạo thành lớp môi trường thứ hai bảo vệ môi trường hệ thống Điều thường gọi "lớp phủ trước" Mục tiêu thứ hai chất trợ lọc cải thiện tốc độ dòng chảy cách giảm khả nén bánh tăng tính thấm bánh 1.2 Một số chất trợ lọc thơng dụng Than hoạt tính Than hoạt tính dạng carbon xử lý để có lỗ rỗng bé thể tích nhỏ để tăng diện tích bề mặt cho dễ hấp phụ tăng cường phản ứng hóa học Do mức độ vi mao quản cao, gam than hoạt tính có diện tích bề mặt vượt 800 – 1000 m 2, xác định phương pháp hấp phụ khí Một mức độ hoạt hóa đủ cho ứng dụng có ích đạt từ diện tích bề mặt cao, nữa, xử lý hóa học thường làm tăng tính chất hấp phụ Than hoạt tính thường thu từ than củi than sinh học Những loại thu từ than đá hay cốc gọi than đá hoạt tính cốc hoạt tính Về mặt hóa học gồm chủ yếu nguyên tố carbon dạng vơ định hình (bột), phần có dạng tinh thể vụn grafit Ngồi carbon phần lại thường tàn tro, mà chủ yếu kim loại kiềm vụn cát) Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi lớn nên ứng dụng chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất Ứng dụng Sự hấp phụ cacbon có nhiều ứng dụng loại bỏ chất gây nhiễm từ khơng khí hay nước như: Làm dầu tràn Lọc nước ngầm Lọc nước uống Làm khơng khí Giữ tạp chất hữu không bay từ màu vẽ, lọc khô, bay xăng trình khác Than hoạt tính dùng để đo nồng độ Radon khơng khí Trong y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng độc tố sau bị ngộ độc thức ăn Trong kỹ thuật, than hoạt tính thành phần lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá, miếng hoạt tính trang); khử mùi tủ lạnh máy điều hòa nhiệt độ Trong xử lý nước (hoặc lọc nước gia đình): để tẩy chất bẩn vi lượng, diệt khuẩn khử mùi v.v.v Tác dụng tốt phòng tránh tác hại tia đất Diatomite Diatomite đá trầm tích với thành phần chủ yếu silic oxit Nó cịn có tên kizengua hay đất tảo silic Do có nhiều lỗ xốp tính trơ nên diatomit sử dụng kỹ thuật lọc, làm chất độn chất hấp thụ Diatomit theo tiêu chuẩn thương mại chứa tới 85 – 94% silic oxyt Diatomit khai thác mỏ lộ thiên hay hầm lị, lúc có độ ẩm tới 50% Sau người ta sấy quặng lị quay để khơ tự nhiên ngồi trời, tiếp trình nghiền nung để tạo sản phẩm diatomit khác Diatomit nung riêng (ở 870 – 1093 oC) hay có thêm muối sôđa (ở 1148oC) để tách chất hữu Diatomite mang màu vàng đất xám tro chịu nhiệt tốt 1.3 Thành phần hóa học diatomite SiO2 Fe2O3 Al2O3 MKn TiO2 CaO MgO K2 O Na2O SO3 > 63% < 7,0% < 18% < 11% < 1,4% < 1,1% < 3,0% < 0,2% < 2,5% Ứng dụng Diatomite với cấu tạo hạt xốp với tính trơ nên diatomite dùng làm chất trợ lọc Đây công dụng quan trọng diatomite Diatomite chất trợ lọc trình sản xuất bia, rượu, nước mía ép, nước ép làm dầu ăn Ngồi ra, diatomite cịn dùng làm chất độn, chất hấp thụ, Thực hành HIÊU SUẤT HẤP PHỤ METHYLEN CỦA THAN HOẠT TÍNH Kết dịch lọc sau hấp phụ: Nồng độ dung dịch methylen ban đầu :C0=5602045 mg/l Dung lượng hấp phụ thời điểm t: qt = (C 0−Ct ) V m 2g : 60892,925 (mg/g) 5g : 61670,4875 (mg/g) 8g: 62916,9 (mg/g) Hiệu suất hấp phụ H= (C 0−Ct ).100 % C0 2g : 0,8696 % 5g : 0,8807% 8g : 0,8985% Nhận xét: khối lượng chất than hoạt tính tăng hiệu suất lọc lớn => lượng than bị hấp phụ nhiều => Hiệu suất hấp phụ tỉ lệ thuận khối lượng chất hấp phụ 10